Попытки реализовать мечты о полетах в небе предпринимались человеком еще до того, как было изобретено колесо. Однако достичь желаемого результата в полной мере удалось относительно недавно. Конечно, импровизированные дельтапланы и парашюты, легкие планеры и воздушные шары, наполненные горячим воздухом, обеспечивали своим создателям массу впечатлений, но разработка полноценных машин, оснащенных двигателем и способных маневрировать, подчиняясь воле пилота, стала возможной только в конце XIX века. А уже в 1919 году у одного из энтузиастов возникла идея о постройке первого в истории гирокоптера — компактного летательного аппарата, способного подняться в воздух за счет силы тяги и винтового вращения. Чем конструкция автожира отличается от вертолета и самолета, что это такое простыми словами, и что нужно, чтобы летать на подобных устройствах? Давайте разбираться.
Общее представление
Большинство авиалюбителей знакомы с внешним видом и строением рассматриваемых моделей. С технической точки зрения речь идет о легкой машине, оснащенной несущим и толкающими винтами, а также двигателем внутреннего сгорания. Именно ДВС, расположенный непосредственно за кабиной пилота, отвечает за обеспечение достаточного уровня горизонтальной силы тяги. Он заставляет вращаться лопастной элемент, который находится в задней части корпуса.
Специфика оригинального названия, произошедшего от слияния древнегреческих слов «autos» («сам») и «gyros» («круг»), обусловливает использование в русскоязычной литературе различных терминов: гирокоптер, автогир, гироплан и т. д. Концептуально устройство и принцип работы автожира схожи с вертолетом — это значит, что скорость полета и управление летательным аппаратом точно также зависят от интенсивности винтового вращения. Несущий винт, находящийся над головой пассажиров, слегка отклонен назад — таким образом, за счет жесткого крепления ротора к оси, достигается оптимальная аэродинамика. Раскручивание обеспечивается входящим потоком воздуха, усиливающимся при разгоне. Создаваемой подъемной силы оказывается вполне достаточно, чтобы удерживать машину на заданной высоте. При этом даже отказ двигателя, создающего тягу, не представляет особой угрозы — гарантией мягкой и плавной посадки становится эффект авторотации, усиливающийся по мере уплотнения воздуха. Снижение сопровождается переходом между атмосферными слоями и постепенным падением скорости, так что использовать катапульту точно не придется.
Разбираться в том, как работает и летает автожир с тянущим винтом, проще всего на практике. В современных аэроклубах представлены одноместные и двухместные модели, благодаря которым можно быстро овладеть базовыми навыками пилотирования. Реже встречаются гиропланы, способные нести одновременно трех человек. Любопытно, что подобные устройства используются не только в гражданской авиации, но и, например, ВВС Китая. Максимальная проектная вместимость, предложенная американскими разработчиками, доходила до шести мест. Концепция даже рассматривалась специалистами НАСА, однако в конечном итоге не оправдала себя в ходе полевых испытаний, что обусловило отказ от серийного производства многоместных моделей.
История появления
Идея о создании компактного летательного аппарата возникла более ста лет назад, и быстро нашла отклик у поклонников авиации по всему миру.
Кто создал конструкцию автожир
Молодой испанский инженер Хуан де ла Сиерва, ставший свидетелем трагической авиакатастрофы, решил разработать свою собственную машину, которая была бы надежной и безопасной для пилотов и пассажиров. Разработать основную схему, а заодно и придумать новое название, удалось уже в 1919-м, а еще через четыре года состоялся первый успешный запуск. Экспериментируя, изобретатель оснащал прототипы винтами различных конфигураций, менял углы расположения лопастей, и даже проводил испытания моделей с противоположным ходом, отказаться от которого пришлось из-за возникающих вибраций. Значимость достижений де ла Сиервы для развития авиации была неоднократно отмечена престижными наградами, а также специально учрежденным в 1954 г. графским титулом, присвоенным всем потомкам его рода.
Разработки автожира в СССР и России
В Советском Союзе первый гироплан построили работники КБ Григоровича, причем реализация проекта была личной инициативой двух энтузиастов — инженеров Камова и Скржинского. Руководствуясь информацией, собранной из популярных журналов и книжных изданий, в 1928 году они вынесли свою идею на рассмотрение и получили не только запрашиваемый корпус от самолета, но и бюджет в размере 150 рублей.
Несмотря на то что вместо АВРО в распоряжении специалистов оказался фюзеляж учебного аэроплана У-1, уже в сентябре 1929 г. состоялся первый запуск КАСКР-1, получившего название «Красный инженер». Успех испытаний стал поводом для разработки новой модели, оснащенной более мощным двигателем — КАСКР-2. Презентация в рамках выставки технических достижений, прошедшая в 1931 г., привлекла внимание высшего руководства СССР, благодаря чему стало возможным создание еще нескольких летательных аппаратов с различным целевым функционалом. Так, например, крылатый автожир (гироплан) А-7, фото и картинки с изображением которого легко можно найти в сети, использовался для решения задач по химическому опылению. В 1936-м году рассматривалась возможность создания первой советской дрейфующей станции в водах Северного Ледовитого океана, однако идея доставки полярников с помощью гиропланов в итоге не получила одобрения специальной комиссии.
На сегодняшний день разработкой устройств в России занимаются сразу несколько компаний, выпускающих собственные модели с различными модификациями — Gyro-GT, «Твист», «Охотник» и т. д. Интерес к гибридным машинам не ослабевает — аппараты успешно используются как для наработки пилотной практики, так и при проведении патрульных и поисковых операций.
Как делают автожиры
Отличительная особенность современных гирокоптеров — компактные габариты и обтекаемая форма. Кабина на одно или два места располагается в носовой части, функциональные механизмы начиная с тягового двигателя и топливного бака и заканчивая системой осевой регулировки, — сзади. Подобная конструкция обеспечивает необходимый баланс, который улучшает летные характеристики.
Использование мощных ДВС обусловливает необходимость установки роторного привода. При этом воздушные винты не обязательно работают согласованно — и этот фактор объясняет, в чем разница между автожиром и вертолетом. Стартовая раскрутка лопастей несущего элемента сводит к минимуму требования, предъявляемые к дистанции разбега, а если погодные условия характеризуются наличием сильного ветра — стартовать можно и вовсе с места. Конфигурация отдельных моделей предусматривает раскручивание ротора, соединенного с горизонтально расположенными лопастями, до значения, при котором формирование подъемной силы обеспечивается переводом на оптимальный угол атаки.
Машины с меньшей мощностью все же нуждаются в дополнительном разгоне по взлетно-посадочной полосе. В этом случае настройки предусматривают отклонение оси назад, а также корректировку винтового положения при помощи шарнирного соединения с осевой втулкой. Необходимое расстояние укладывается в 20-30 метров, так что найти подходящую площадку для взлета не составляет особого труда.
Для улучшения аэродинамики допускается установка крыльев и заднего оперения, а также смена конфигурации кабины с последовательным или рядным размещением пилота и пассажира. Большое внимание уделяется комфорту эксплуатации — как правило, управлять автожиром с закрытым боксом, осветительными элементами для посадки и цифровой системой, отслеживающей основные показатели, оказывается гораздо проще даже для начинающих. Электронные датчики непрерывно регистрируют летные параметры, уведомляя о существенных изменениях в режиме реального времени.
Средним значением скорости для аппаратов считается разгон до 120, рекорд — 207 км/ч. Учитывая расход топлива в диапазоне 12-17 литров на 100 километров, современные гиропланы вполне можно сравнить по эффективности с легковым автотранспортом. Для успешного пилотирования достаточно уделить время изучению теоретических аспектов, а также провести несколько практических тренировок. При этом уровень безопасности полетов в полной мере отвечает стандартам, принятым в других транспортных сферах.
Как научиться летать на автожире
В первую очередь нужно подать заявку в организацию, аккредитация которой для обучения пилотов гражданской авиации подтверждена разрешительной лицензией Минтранспорта РФ. При этом следует учитывать, что на получение удостоверения потребуется несколько месяцев. Если оценить преимущества хочется прямо сейчас, то помочь могут различные авиаклубы и учебные центры, предлагающие услуги коммерческих полетов для развлечения.
К прохождению обучающих курсов допускаются лица, достигшие возраста совершеннолетия, прошедшие обязательное врачебное освидетельствование для присвоения соответствующей категории. Программа охватывает около 15 дисциплин, по итогам каждой из которых проводится комплексное тестирование на знание материала. Совокупный объем теории — около 220 академических часов.
Практика включает в себя отработку и закрепление навыков с помощью тренажера, пробные вылеты с инструкторами, а также проведение проверок летного мастерства. Для получения удостоверения нужно успешно сдать все экзамены и налетать не менее 40 часов. Стоит отметить, что исходная продолжительность обучения — около двух месяцев — может быть увеличена в тех случаях, когда запланированным полетам мешают метеорологические условия.
Классификация
С точки зрения вместимости чаще всего встречаются аппараты, рассчитанные на одного или двух человек. Трехместные гиропланы (автожиры) также существуют — в качестве примера можно привести «Охотник-3» и А002, технические характеристики которого позволяют взлетать с места при скорости ветра свыше 8 м/с.
Расположение винта
Еще один критерий — место установки маршевого лопастного элемента, который может выполнять тянущую или толкающую функцию. Второй вариант сегодня считается более актуальным, однако у классической конфигурации есть свои преимущества: качественное охлаждение и безопасность в случае носового столкновения.
Эксплуатационные особенности
Отдельные модели могут выполнять «прыжковый взлет»: лопасти располагают горизонтально и раскручиваются с интенсивностью, превышающей номинальное подъемное значение, после чего производится резкий поворот в полетный шаг. Аккумулированная энергия обеспечивает вертикальный подъем без разгона. Из недостатков — необходимость установки ротора с более сложной конструктивной схемой, а также утяжеления несущего блока — для обеспечения характеристик, оптимально соответствующих нагрузкам.
Преимущества
К числу положительных факторов автожира (гироплана), отмеченных экспертами, в первую очередь относятся:
-
Доступная стоимость аппаратов, которые обходятся значительно дешевле, чем самые простые модели самолетов и вертолетов.
-
Простота овладения навыками пилотирования.
-
Безопасность эксплуатации — конфигурация исключает сваливание в штопор, позволяя мягко приземлить устройство с выключенным двигателем даже на ограниченном участке.
Недостатки
Говоря о минусах, выявляемых при сравнении с равнозначными по мощности легкими машинами, стоит обратить внимание на высокий расход горючего, обусловленный повышенным сопротивлением несущего винта. Нельзя не упомянуть и о потенциально опасных ситуациях, при которых может выйти из-под контроля управление по тангажу и синусоидальной осцилляцией, что не один раз становилось причиной авиакатастроф в период с 70-х по 90-е годы прошлого века.
Эффективность использования силовых установок также нельзя отнести к числу преимуществ гиропланов. Учитывая, как взлетает автожир, при равнозначных весовых и скоростных характеристиках ему требуется более продуктивный ДВС, чем в случае с самолетами или дельталетами.
В процессе обучения важно уделить время отработке моментов, сопряженных с риском для пилота. Так, модели с некорректно расположенным центром тяжести при неправильном выборе направления тяги оказываются склонны к кувыркам, избежать которых помогает грамотная настройка. Существуют и сугубо специфичные проблемы — роторная разгрузка, попадание в мертвую зону авторотации, обледенение осевого соединения при низких температурах и т. д.
Заключение
Разнообразие современных летательных аппаратов, доступных для частного и коммерческого использования, позволяет получить максимальное удовольствие от воздушных прогулок. Упрощенная конструкция автожира облегчает освоение базовых навыков управления, а наличие двух- и трехместных моделей обеспечивает возможность совместного пилотирования с инструктором.
Вопрос-ответ
Нужны ли какие-то документы, чтобы летать на гироплане?
Как и в случае с другими машинами, легальная эксплуатация возможна только после прохождения регистрационной процедуры, по итогам которой аппарат вносится в государственный реестр гражданских воздушных судов. Кроме того, обязательным условием является получение сертификата летной годности и свидетельства пилота СВС, позволяющего управлять устройствами массой до 500 кг.
Какие требования предъявляются в отношении обеспечения радиосвязи?
В процессе обучения связь с инструктором необходима — она помогает корректировать действия начинающих пилотов, исключая совершение критических ошибок. Если же речь идет о маршрутных рейсах, то целесообразно иметь при себе мобильный телефон, который зачастую оказывается эффективнее, чем обычные УКВ-приемники.
Можно ли построить гироплан самостоятельно?
При наличии времени, желания и финансовых возможностей — да. Существует немало форумов и тематических сайтов, на которых подробно рассказано о том, как делают автожиры. Кроме того, готовые чертежи одноместных и двухместных моделей можно приобрести у инженеров, специализирующихся на разработках для серийного производства. Для начинающих энтузиастов полезным опытом станет обращение в авиаклубы, специалисты которых помогут разобраться в нюансах, а также порекомендуют надежные материалы и комплектующие, обеспечивающие оптимальные аэродинамические характеристики.